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I/O设备与主机数据传送方式有哪几种
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来源:电工之家
作者:编辑部
【摘要】I/O设备与主机数据传送方式有哪几种 一、轮询方式 对I/O设备的程序轮询的方式，是早期的计算机系统对I/O设备的一种管理方式。它定时对各种设备轮流询问一遍有无处理要求。轮流询问之后，有要求的，则加以处理。在处理I/O设备的要求之后，处理机返回继续工作......
I/O设备与主机数据传送方式有哪几种
一、轮询方式
　　对I/O设备的程序轮询的方式，是早期的系统对I/O设备的一种管理方式。它定时对各种设备轮流询问一遍有无处理要求。轮流询问之后，有要求的，则加以处理。在处理I/O设备的要求之后，处理机返回继续工作。
　　尽管轮询需要时间，但轮询不比I/O设备的速度要快得多，所以一般不会发生不能及时处理的问题。
　　当然，再快的处理机，能处理的输入输出设备的数量也是有一定限度的。而且，程序轮询毕竟占据了CPU相当一部分处理时间，因此程序轮询是一种效率较低的方式，在现代计算机系统中已很少应用。
二、程序控制方式
&&& 程序控制方式是指在程序控制下进行信息传送的方式。
1.无条件传送方式：
&&& 如果计算机能够确信一个外设已经准备就绪，那就不必查询外设的状态而可直接进行信息传输。
2.条件传送方式：也称为查询方式。
&&& CPU通过执行程序不断读取并测试外设的状态，如果外设处于准备好状态或者空闲状态，则CPU执行输入/输出指令与外设交换信息。&&
I/O操作在一段程序的控制下进行。一般由I/O指令选中并启动相应的设备。此后，主机就查询设备的状态，若外设未准备好，CPU就等待，若已准备好，则进行数据传送。
⑴ 简单省硬件
⑵ CPU效率低（工作：ns，等待ms）
⑶ 不能响应设备提出的随机请求（每步操作须通过I/O管理，现一般较少使用，只在一些特殊场合使用，以求它的简单。
三、中断方式
　　处理器的高速和输入输出设备的低速是一对矛盾，是设备管理要解决的一个重要问题。为了提高整体效率，减少在程序直接控制方式中CPU之间的数据传送，是很必要的。
　　在I/O设备中断方式下，中央处理器与I/O设备之间数据的传输步骤如下：
　　⑴在某个进程需要数据时，发出指令启动输入输出设备准备数据
　　⑵在进程发出指令启动设备之后，该进程放弃处理器，等待相关I/O操作完成。此时，进程调度程序会调度其他就绪进程使用处理器。
　　⑶当I/O操作完成时，输入输出设备控制器通过中断请求线向处理器发出中断信号，处理器收到中断信号之后，转向预先设计好的中断处理程序，对数据传送工作进行相应的处理。
　　⑷得到了数据的进程，转入就绪状态。在随后的某个时刻，进程调度程序会选中该进程继续工作。
　　中断方式的优缺点
　　I/O设备中断方式使处理器的利用率提高，且能支持多道程序和I/O设备的并行操作。
　　不过，中断方式仍然存在一些问题。首先，现代计算机系统通常配置有各种各样的输入输出设备。如果这些I/O设备都同过中断处理方式进行并行操作，那么中断次数的急剧增加会造成CPU无法响应中断和出现数据丢失现象。
　　其次，如果I/O控制器的数据缓冲区比较小，在缓冲区装满数据之后将会发生中断。那么，在数据传送过程中，发生中断的机会较多，这将耗去大量的CPU处理时间。
四、直接内存存取（DMA）方式
　　直接内存存取技术是指，数据在内存与I/O设备间直接进行成块传输。
　　DMA技术特征
　　DMA有两个技术特征，首先是直接传送，其次是块传送。
　　所谓直接传送，即在内存与IO设备间传送一个数据块的过程中，不需要CPU的任何中间干涉，只需要CPU在过程开始时向设备发出&传送块数据&的命令，然后通过中断来得知过程是否结束和下次操作是否准备就绪。
　　DMA工作过程
　　⑴当进程要求设备输入数据时，CPU把准备存放输入数据的内存起始地址以及要传送的字节数分别送入DMA控制器中的内存地址寄存器和传送字节计数器。
　　⑵发出数据传输要求的进行进入等待状态。此时正在执行的CPU指令被暂时挂起。进程调度程序调度其他进程占据CPU。
　　⑶输入设备不断地窃取CPU工作周期，将数据缓冲寄存器中的数据源源不断地写入内存，直到所要求的字节全部传送完毕。
　　⑷DMA控制器在传送完所有字节时，通过中断请求线发出中断信号。CPU在接收到中断信号后，转入中断处理程序进行后续处理。
　　⑸中断处理结束后，CPU返回到被中断的进程中，或切换到新的进程上下文环境中，继续执行。
　　DMA与中断的区别
　　⑴中断方式是在数据缓冲寄存器满之后发出中断，要求CPU进行中断处理，而DMA方式则是在所要求传送的数据块全部传送结束时要求CPU 进行中断处理。这就大大减少了CPU进行中断处理的次数。
　　⑵中断方式的数据传送是在中断处理时由CPU控制完成的，而DMA方式则是在DMA控制器的控制下，不经过CPU控制完成的。这就排除了CPU因并行设备过多而来不及处理以及因速度不匹配而造成数据丢失等现象。
　　DMA方式的优缺点
　　在DMA方式中，由于I/O设备直接同内存发生成块的数据交换，因此I/O效率比较高。由于DMA技术可以提高I/O效率，因此在现代计算机系统中，得到了广泛的应用。许多输入输出设备的控制器，特别是块设备的控制器，都支持DMA方式。
　　通过上述分析可以看出，DMA控制器功能的强弱，是决定DMA效率的关键因素。DMA控制器需要为每次数据传送做大量的工作，数据传送单位的增大意味着传送次数的减少。另外，DMA方式窃取了始终周期，CPU处理效率降低了，要想尽量少地窃取始终周期，就要设法提高DMA控制器的性能，这样可以较少地影响CPU出理效率。
五、通道方式
　　输入/输出通道是一个独立于CPU的，专门管理I/O的处理机，它控制设备与内存直接进行数据交换。它有自己的通道指令，这些通道指令由CPU启动，并在操作结束时向CPU发出中断信号，见图6-3。
　　输入/输出通道控制是一种以内存为中心，实现设备和内参内直接交换数据的控制方式。在通道方式中，数据的传送方向、存放数据的内存起始地址以及传送的数据块长度等都由通道来进行控制。
　　另外，通道控制方式可以做到一个通道控制多台设备与内存进行数据交换。因而，通道方式进一步减轻了CPU的工作负担，增加了计算机系统的并行工作程度。
　　输入/输出通道分类
　　按照信息交换方式和所连接的设备种类不同，通道可以分为以下三种类型：
　　⑴字节多路通道
　　它适用于连接打印机、终端等低速或中速的I/O设备。这种通道以字节为单位交叉工作：当为一台设备传送一个字节后，立即转去为另一它设备传送一个字节。
　　⑵选择通道
　　它适用于连接磁盘、磁带等高速设备。这种通道以&组方式&工作，每次传送一批数据，传送速率很高，但在一段时间只能为一台设备服务。每当一个I/O请求处理完之后，就选择另一台设备并为其服务。
　　⑶成组多路通道
　　这种通道综合了字节多路通道分时工作和选择通道传输速率高的特点，其实质是：对通道程序采用多道程序设计技术，使得与通道连接的设备可以并行工作。
　　通道工作原理
　　在通道控制方式中，I/O设备控制器（常简称为I/O控制器）中没有传送字节计数器和内存地址寄存器，但多了通道设备控制器和指令执行部件。CPU只需发出启动指令，指出通道相应的操作和I/O设备，该指令就可启动通道并使该通道从内存中调出相应的通道指令执行。
　　一旦CPU发出启动通道的指令，通道就开始工作。I/O通道控制I/O控制器工作，I/O控制器又控制I/O设备。这样，一个通道可以连接多个I/O控制器，而一个I/O控制器又可以连接若干台同类型的外部设备。
　　通道的连接
　　由于通道和控制器的数量一般比设备数量要少，因此，如果连接不当，往往会导致出现&瓶颈&。故一般设备的连接采用交叉连接，这样做的好处是：
　　① 提高系统的可靠性：当某条通路因控制器或通道故障而断开时，可使用其他通路。
　　② 提高设备的并行性：对于同一个设备，当与它相连的某一条通路中的控制器或通道被占用时，可以选择另一条空闲通路，减少了设备因等待通路所需要花费的时间。
　　通道处理机
　　通道相当于一个功能单纯的处理机，它具有自己的指令系统，包括读、写、控制、转移、结束以及空操作等指令，并可以执行由这些指令编写的通道程序。
　　通道的运算控制部件包括：
　　① 通道地址字（CAW）：记录下一条通道指令存放的地址，其功能类似于中央处理机的指令寄存器。
　　② 通道命令字（CCW）：记录正在执行的通道指令，其作用相当于中央处理机的指令寄存器。
　　③ 通道状态字（CSW）：记录通道、控制器、设备的状态，包括I/O传输完成信息、出错信息、重复执行次数等。
　　通道对主机的访问
　　通道一般需要与主机共享同一个内存，以保存通道程序和交换数据。通道访问内存采用&周期窃用&方式。
　　采用通道方式后，输入/输出的执行过程如下：
　　CPU在执行用户程序时遇到I/O请求，根据用户的I/O请求生成通道程序（也可以是事先编好的）。放到内存中，并把该通道程序首地址放入CAW中。
　　然后，CPU执行&启动I/O&指令，启动通道工作。通道接收&启动I/O&指令信号，从CAW中取出通道程序首地址，并根据此地址取出通道程序的第一条指令，放入CCW中；同时向CU发回答信号，通知&启动I/O&指令完成完毕，CPU可继续执行。
　　通道开始执行通道程序，进行物理I/O操作。当执行完一条指令后，如果还有下一条指令则继续执行；否则表示传输完成，同时自行停止，通知CPU转去处理通道结束事件，并从CCW中得到有关通道状态。
　　总之，在通道中，I/O运用专用的辅助处理器处理I/O操作，从而剪径了主处理器处理I/O的负担。主处理器只要发出一个I/O操作命令，剩下的工作完全由通道负责。I/O操作结束后，I/O通道会发出一个中断请求，表示相应操作已完成。
　　通道的发展
　　通道的思想是从早期的大型计算机系统中发展起来的。在早期的大型计算机系统中，一般配有大量的I/O设备。为了把对I/O设备的管理从计算机主机中分离出来，形成了I/O通道的概念，并专门设计出I/O通道处理机。
　　I/O通道在计算机系统中是一个非常重要的部件，它对系统整体性能的提高起了相当重要的作用。不过，随着技术不断的发展，处理机和I/O设备性能的不断提高，专用的、独立I/O通道处理机已不容易见到。但是通道的思想又融入了许多新的技术，所以仍在广泛地应用着。由于光纤通道技术具有数据传输速率高、数据传输距离远以及可简化大型存储系统设计的优点，新的通用光纤通道技术正在快速发展。这种通用光纤通道可以在一个通道上容纳多达127个的大容量硬盘驱动器。显然，在大容量高速存储应用领域，通用光纤通道有着广泛的应用前景。微机原理考试_百度文库
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11. 试对一个8251A进行初始化编程，要求工作在同步方式，7位数据位，奇校验，1个停止位。 答：对原题目的补充改动，要求工作在内同步方式，2个同步字符。方式字是：H。程序段如下：
；向8251送控制字
12. 一个异步串行发送器，发送具有8位数据位的字符，在系统中使用一位作偶校验，2个停止位。若每秒钟发送100个字符，它的波特率和位周期是多少？
答：每个字符需要的发送位数是12位（数据位8位，校验位1位，停止位2位，起始位1位）。每秒发送100个字符共1200位。因此波特率为1200波特，位周期= 1/1200 ≈ 833μs。
13 什么是I/O端口？8086CPU最多可以访问多少个I/O端口？访问时用什么指令？
答：I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路，I/O接口中可以由CPU进行读或写的寄存器被称为I/O端口 。64K个8位端口，或者32K个16位端口。输入输出指令。 14 解释IN指令和OUT指令的数据流动方向。
答：IN指令：输入指令，数据从外部设备流向CPU；
OUT指令：输出指令，数据从CPU流向外部设备。
15 直接寻址I/O指令的I/O端口号存储在何处？
答：只用于寻址00H ~ FFH前256个端口，操作数i8表示端口号
16间接寻址I/O指令的I/O端口号存储在何处？
答：可用于寻址全部64K个端口，DX寄存器的值就是端口号，对大于FFH的端口只能采用间接寻址方式
17 16位IN指令将数据输入到那个寄存器？
答：AX ；输出2个同步字符 ；向8251送方式字 ；SYNC为同步字符 ；向8251的控制口送40H,复位
；向8251的控制口送3个00H
18通常I/O接口内有哪三类寄存器？它们各自的作用是什么？
答：用于存取数据的寄存器，存取命令信息的寄存器以及存取外设所处状态的寄存器，习惯上把这些寄存器称为端口： 1、数据端口；2、命令端口； 3、状态端口。
1数据端口：用于中转数据信息。一种情况是CPU通过数据总线，将待传送给外设的数据先传送到数据端口，然后由I/O设备通过与I/O接口电路相连接的数据线取得该数据。另一种情况是I/O设备首先将输入数据锁存于数据端口，然后，CPU通过数据端口将该数据读入CPU中。
2命令端口：用于传送对I/O设备的命令信息。CPU将命令信息通过数据总线写入I/O接口电路的命令寄存器中，然后传送到I/O设备，以便控制外设的操作。
3状态端口：用于传送外设所处的状态信息。状态端口是输入端口，CPU通过读取状态端口的数据，以此了解外设当前所处的工作状态。
19为什么I/O设备必须通过接口才能与CPU相连?
解：因为CPU与外部设备通信在运行速度和数据格式上差异很大。
20 接口芯片具有哪些功能？
解：（1）设置数据的寄存、缓冲逻辑，以适应CPU与外设之间的速度差异，接口通常由一些寄存器或RAM芯片组成，如果芯片足够大还可以实现批量数据的传输；（2）能够进行信息格式的转换，例如串行和并行的转换；
（3）能够协调CPU和外设两者在信息的类型和电平的差异，如电平转换驱动器、数／模或模／数转换器等；（4）协调时序差异；（5）地址译码和设备选择功能；
（6）设置中断和DMA控制逻辑，以保证在中断和DMA允许的情况下产生中断和DMA请求信号，并在接受到中断和DMA应答之后完成中断处理和DMA传输。
21 接口芯片分为哪几类？
解：（1）并行接口，EPP口（增强并行口）和ECP口（扩展并行口）（2）串行接口 （3）磁盘接口，可分为IDE接口，EIDE接口和SCSI接口（4）USB接口（5）I/O扩展槽，可分为ISA插槽，EISA插槽，VESA插槽，PCI插槽
22比较存储器映像编址I/O与独立编址I/O的优缺点。
解：（1）统一编址
优点：不需要设立专门的I/O指令，用访问内存的指令就可以访问外设，指令类型多，功能齐全，还可以对端口进行算术运算，逻辑运算以及移位操作等。I/O端口空间不受限制。
缺点：是I/O端口占用了内存空间，减少了内存容量。
（2）独立编址
优点：不占用内存空间，使用专门I/O指令访问I/O端口，I/O速度快。
缺点：CPU的引脚上必须具有能区分出访问内存还是访问I/O端口的信号，作为I/O接口电路中端口译码电路以及存储器片选译码电路的输入信号。
23 8086系统中采用哪种I/O编址方式？
解：独立编址。
24当G1输入为高电平，和均为低电平时，74LS138译码器的输出是什么？
解：此时译码器处于工作状态，输出的是与输入的二进制代码相对应的高、低电平信号。
25简述CPU与外设之间数据传送的几种方式。
答：外围设备和内存之间的常用数据传送控制方式有四种 ：
(1)程序直接控制方式：就是由用户进程直接控制内存或CPU和外围设备之间的信息传送。这种方式控制者都是用户进程。 (2)中断控制方式：被用来控制外围设备和内存与CPU之间的数据传送。这种方式要求CPU与设备（或控制器）之间有相应的中断请求线，而且在设备控制器的控制状态寄存器的相应的中断允许位。(3)DMA方式：又称直接存取方式。其基本思想是在外围设备和内存之间开辟直接的数据交换通道。
26中断方式与DMA方式相比有何不足？各用在什么场合？
解：中断方式传送数据的速度比DMA慢，不适于高速外设的要求。
中断方式主要应用于处理复杂随机事件、控制中低速1/O；DMA方式高速、批量数适用于据的简单传送。
27 I/O接口的基本功能是什么？
解：(1)进行端口地址译码设备选择(2)向CPU提供I/O设备的状态信息和进行命令译码(3)进行定时和相应时序控制(4)对传送数据提供缓冲，以消除计算机与外设在“定时”或数据处理速度上的差异,提供有关电气的适配(5)还可以中断方式实现CPU与外设之间信息的交换
I/O接口有几种基本类型？
解：(1)I/O接口芯片
(2)I/O接口控制卡
8255A有几个端口？
解：四个端口，三个数据端口和一个控制端口。 30
8255A有多少个可编程的I/O引脚？
8255A有哪三种工作方式？各有什么特点？
解：方式0：方式0为基本的输入／输出方式，传送数据时不需要联络信号。A口、B口和c口(或C高4位口及c低4位口)均可独立设置成方式0输入口或方式0输出口。
方式1：方式l为选通输入／输出方式，即需要进行联络的输入／输出。A组、B组的8位口方式2：方式2为双向传送。该方式要使用c口的5根线作联络线。由于c口只有8根线，(A口或B口)可被设置为方式1输人口或方式1输出口，而这时要用相应C口的3根线作联络线。 因此只能有一组使用方式2确定为A组。当A组被设置成方式2时，A口被设置成双向端口，即既可以输入数据，也可以输出数据，c口的5根线被指定为联络线
当8255A工作在方式1时，端口C被分为两个部分，分别作为端口A和端口B的控制/状态信息。这两个部分是如何划分的？
解：A组、B组的8位口(A口或B口)可被设置为方式1输人口或方式1输出口，而这时要用相应C口的3根线作联络线。
8255A的方式选择控制字和按位置位/复位控制字都是写入控制端口的，那么，它们是由什么来区分的？
解：由控制字的最高位来区分。最高位若为1，则是方式选择控制字；若为0，则是按位置位/复位控制字。
8255A的端口A的工作方式是由方式选择控制字的哪一位决定的？
解：第5与第6位，决定端口A的工作方式。
8255A的端口B的工作方式是由方式选择控制字的哪一位决定的？解：3
36 8255A接口芯片地址为60H～63H，请指出下列程序段功能
（1） MOV AL，80H
OUT 63H，AL
（2） MOV AL，08H
OUT 63H，AL
解：（1）设置8255A的端口A工作于方式0输出，端口B工作于方式0输出，端口C也是输出。（2）置PC为0
37 设8255A的地址范围是100H～103H，试编分别完成下列功能初始化程序。（1）A口工作于方式0、输入；B口工作于方式0、输出；PC7输入、PC0输出。（2）A口工作于方式1、输出，PC7、PC6输入；B口工作于方式0、输入；PC2输入。
解：（1）MOV AL,98H
MOV DX,103H
（2）MOV AL,0ABH
MOV DX,103H
38根据传输线路不同，串行通信可分为哪些方式？每种方式有什么特点？
解：分为单工，全双工和半双工。
单工中，信息只能单方向传送。全双工中，对数据的两个传输方向采用不同的通路，这种系统可以同时进行发送和接收。半双工中，输入和输出采用同一通路。 39 什么叫同步通信？什么叫异步通信？它们各有什么优缺点？
解：同步通信是按照软件识别同步字符来实现数据的发送和接收，异步通信是一种利用字符的再同步技术的通信方式。
同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。这里的信息帧与异步通信中的字符帧不同，通常含有若干个数据字符。它们均由同步字符、数据字符和校验字符（CRC）组成。其中同步字符位于帧开头，用于确认数据字符的开始。数据字符在同步字符之后，个数没有限制，由所需 传输的数据块长度来决定；校验字符有1到2个，用于接收端对接收到的字符序列进行正确性的校验。同步通信的缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格的同步。
异步通信中，在异步通行中有两个比较重要的指标：字符帧格式和波特率。数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接收。发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。
接收端检测到传输线上发送过来的低电平逻辑&0&（即字符帧起始位）时，确定发送端已开始发送数据，每当接收端收到字符帧中的停止位时，就知道一帧字符已经发送完毕。
解：与地址线的低位相连。 40 8086系统中，8251A的C/端应当和哪个信号相连，以便实现对状态端口、数据端口、控制端口
对8251A进行编程时，必须遵守哪些约定？
解：对8251A进行编程时，必须遵守的约定主要有3个:
(1)芯片复位以后，第一次使用奇地址端口写入的操作为模式字进入模式寄存器。
(2)如果模式字中规定了8251A工作的同步模式，那么，CPU接着往奇地址端口输入一个或两个字节就是同步字符，同步字符被写入同步寄存器。如果有两个同步字符，则会按先后分别写入第一个同步寄存器和第二个同步寄存器。
(3)这之后，只要不是复位命令，不管是同步模式还是异步模式，由CPU用奇地址端口写入的值将作为控制字送到控制寄存器，而用偶地址端口写入的将作为数据送到数据输出缓冲寄存器。
什么是波特率？若要产生一个波特率为2400的串行信号，且波特率因子编程为16，那么串口发送/接收时钟的频率是多少？
解：波特率是指单位时间内传送二进制数据的位数，以位/秒为单位。38400Hz
43为了计数300个事件，编程到8253中的计数初值是多少？
解：设置为工作方式2，计数初值为300，当计满300个事件，会产生一次中断信号。
45连接8253，使其工作在端口地址10H、12H、14H和16H。写一段程序，使计数器2在CLK2输入为2MHz时产生一个80KHz的方波。
解：常数计算TC=2MHz/80KHz=25
令其二进制计数，方式控制字：
初始化程序：
MOV AL,96H
OUT 16H,AL MOV AL,19H OUT 14H,AL
46 DMA中英全称是什么？解：Direct Memory Access，译为“直接存储器存取”。 47 8237A作为主、从模块工作时各有什么特点？
解：作为从模块时，8237A接收16位地址，用较高的12位地址产生片选信号，据此判断本片是否被选中，用低4位地址来选择内部寄存器；和HRQ为低电平，用和作为读/写控制端，当为低电平时，CPU读取8237A内部寄存器的值，当为低电平时，CPU将数据写入8237A。而且，当CPU对8237A进行读写时，AEN为低电平。
包含各类专业文献、专业论文、文学作品欣赏、外语学习资料、行业资料、各类资格考试、幼儿教育、小学教育、中学教育、58微机原理习题集(1)等内容。　
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B IBMBI... 　声明:此习题答案非标准答案,仅供参考,若有疑问可咨询老师和 度娘…… 1.Inter...C00H INT 21H CODE ENDS END START 要关注一下微机原理实验中相关的内容: 1... 　兰州理工大学微机原理习题集作业答案1-5章_院校资料_高等教育_教育专区。微机原理及应用 B 作业 第 一 章 微型计算机概论 1.1、答:微型计算机系统包括硬件系统和... 　《微型计算机原理及应用》配套习题集 D) 5、十进制数 59 转换成八进制数是 。 A)73Q B)37Q C)59Q D) 一、问答题 112Q 1、下列数值或字符...IIS 7.5 详细错误 - 503.4 - Service Unavailable
Internet Information Services 7.5
HTTP 错误 503.4 - Service Unavailable
FastCGI 池队列已满
详细错误信息
模块FastCgiModule
通知ExecuteRequestHandler
处理程序php5.4
错误代码0x
请求的 URLhttp://www.1398.org:80/wd.php?q=hkoiohqipkrnoiqh
物理路径C:\inetpub\1398.org\wd.php
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检查应用程序未被死锁。
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